本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，具體涉及一種高磁導(dǎo)率的磁芯及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、鐵基非晶/納米晶軟磁合金通常由母合金經(jīng)高速銅輥急冷工藝制成非晶帶材，非晶帶材卷繞成非晶磁芯。非晶磁芯一般需經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に?，用于精?xì)調(diào)控合金的微觀組織結(jié)構(gòu)，即在非晶基體上析出單一的磁性α-fe相轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷Ш图{米晶雙相共存結(jié)構(gòu)而形成磁芯，此類特殊的雙相納米結(jié)構(gòu)也是磁芯呈現(xiàn)出優(yōu)異的綜合軟磁性能的主要原因，因而，磁芯的熱處理工藝對(duì)于獲得高性能的磁芯具有決定性作用。

2、在非晶磁芯常規(guī)熱處理方式，如氣氛爐中進(jìn)行退火等工藝，非晶磁芯在高溫?zé)崽幚淼淖饔孟?，常出現(xiàn)晶粒析出不完全、晶粒不均勻析出以及過度長大，以上這的情況均會(huì)惡化獲得的磁芯的性能，特別是會(huì)顯著降低磁芯的磁導(dǎo)率，而且在不同頻率下，磁導(dǎo)率不一樣，導(dǎo)致熱處理工藝對(duì)不同頻段下的磁導(dǎo)率改善的程度也不一樣，所以一般的磁芯在不同頻段下無法保持最高的磁導(dǎo)率的狀態(tài)。因此，基于現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的熱處理工藝對(duì)磁芯的磁導(dǎo)率的提高局限性很大，亟待開發(fā)出一種新的磁芯制備技術(shù)，盡可能更大程度地改善磁芯的磁導(dǎo)率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)涉及現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中的熱處理工藝對(duì)磁芯的磁導(dǎo)率的提高局限性，本發(fā)明將提供一種高磁導(dǎo)率的磁芯及其制備方法和應(yīng)用。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，具體包括以下技術(shù)方案：

3、一種磁芯的制備方法，包括如下步驟：

4、(1)將非晶磁芯依次進(jìn)行第一次熱處理、第二次熱處理，冷卻及降壓后，得到預(yù)燒磁芯；所述第一次熱處理的溫度為400-480℃，所述第二次熱處理的溫度為490-540℃，所述第一次熱處理的壓力為50-100mpa，所述第二次熱處理的壓力為90-160mpa；

5、(2)將所述預(yù)燒磁芯進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，冷卻后，得到所述磁芯。

6、本發(fā)明的方法中，

7、本發(fā)明先通過第一次熱處理，使得非晶磁芯受熱均勻，為第二次熱處理提供基礎(chǔ)；再升高溫度至第二次熱處理溫度，并繼續(xù)增加壓力，通過緩慢的升溫速率，且選擇合適的保溫時(shí)間，保證晶粒在較高溫下有足夠的時(shí)間析出，并且在氣壓的作用下，緩慢且均勻的長大，避免過溫引起受熱不均，或避免時(shí)間過短導(dǎo)致晶粒析出不完全，或保溫時(shí)間過長導(dǎo)致晶粒過度長大；最后，再結(jié)合磁場(chǎng)熱處理，使納米晶粒發(fā)生全部轉(zhuǎn)向，力場(chǎng)熱處理和磁場(chǎng)熱處理整體使得磁芯中的晶粒析出完全、尺寸均勻，實(shí)現(xiàn)磁芯全頻段磁導(dǎo)率的提高的目的。

8、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述第一次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第一次熱處理的升溫速率為1-30℃/min。

9、優(yōu)選地，所述第二次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第二次熱處理的升溫速率為1-5℃/min，所述冷卻的速率為5-200℃/min。

10、本發(fā)明的方法中，在步驟(1)中，第一熱處理和第二熱處理主要目的是對(duì)非晶磁芯進(jìn)行晶化處理，旨在促使在非晶基體上析出大量精細(xì)的α-fe納米晶粒；在步驟(2)中，磁芯中的晶粒在析出和長大的同時(shí)通過磁場(chǎng)作用誘導(dǎo)晶粒沿著磁場(chǎng)方向進(jìn)行取向生長，在外加磁場(chǎng)作用下引入適當(dāng)?shù)拇鸥飨虍愋?；因此，通過本發(fā)明的方法調(diào)控納米晶粒析出、大小以及生長取向，改善獲得的納米晶磁芯的綜合軟磁性能。

11、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述第一次熱處理和第二次熱處理的加壓方式各自選自通過惰性氣體氣壓加壓、模具擠壓加壓中的至少一種；步驟(1)中所述非晶磁芯由非晶帶材卷繞而成，步驟(2)中所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)方向平行于非晶磁芯的寬度方向。

12、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述非晶磁芯包括如下原子百分?jǐn)?shù)的元素：fe?60-80％、si10-20％、b?0-10％、cu?0-3％、nb?0-5％、ni?0-15％、co?0-10％、v?0-10％。

13、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述非晶磁芯為fe73.5si15.5b7cu1nb3、fe73.5si15.5b7cu1v1nb2、fe73.5si13.5b9cu1nb3、fe63.5ni10si15.5b7cu1nb3、fe63.5co5ni5si15.5b7cu1nb3、fe68.5co5si15.5b7cu1nb3中的至少一種。

14、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述冷卻及降壓的方式為先將體系自然冷卻至200℃以下，再釋放體系的壓力至大氣壓，冷卻速率為10-500℃/min。

15、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述磁場(chǎng)熱處理的溫度為460-530℃，所述磁場(chǎng)熱處理的時(shí)間為10-180min，所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)強(qiáng)度為800-3000gs。

16、優(yōu)選地，步驟(2)中，升溫至所述磁場(chǎng)熱處理溫度的速率為1-20℃/min。

17、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述冷卻的方式為自然冷卻。

18、優(yōu)選地，所述磁芯的磁導(dǎo)率大于等于3.5萬。

19、進(jìn)一步優(yōu)選地，在頻率1khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在16-25萬，在10khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在14-20萬，在100khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在3.5-4萬。

20、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述磁芯含有納米尺寸的α-fe晶粒。

21、本發(fā)明還提供一種所述的磁芯在制備新能源汽車、光伏儲(chǔ)能設(shè)備、電子攝設(shè)備、5g通訊設(shè)備中的應(yīng)用，本發(fā)明的磁芯的磁導(dǎo)率高，更適合應(yīng)用在制備上述設(shè)備中。

22、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明的方法中，先通過一定的壓力和溫度下的兩次熱處理，再進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，誘導(dǎo)非晶磁芯實(shí)現(xiàn)納米晶化以及晶粒的均勻化，有效解決了常規(guī)熱處理中納米晶粒不均勻形核和過度長大的問題，全面提升不同頻率下磁芯的磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)最大程度提高全頻段磁芯磁導(dǎo)率的目的。

技術(shù)特征：

1.一種磁芯的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第一次熱處理的升溫速率為1-30℃/min。

3.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第二次熱處理的時(shí)間為70-180min，所述第二次熱處理的升溫速率為1-5℃/min，所述冷卻的速率為5-200℃/min。

4.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一次熱處理和第二次熱處理的加壓方式各自選自通過惰性氣體氣壓加壓、模具擠壓加壓中的至少一種；步驟(1)中，所述非晶磁芯由非晶帶材卷繞而成，步驟(2)中所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)方向平行于非晶磁芯的寬度方向。

5.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述非晶磁芯包括如下原子百分?jǐn)?shù)的元素：fe?60-80％、si?10-20％、b?0-10％、cu?0-3％、nb?0-5％、ni?0-15％、co?0-10％、v?0-10％。

6.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述磁場(chǎng)熱處理的溫度為460-530℃，所述磁場(chǎng)熱處理的時(shí)間為10-180min，所述磁場(chǎng)熱處理的磁場(chǎng)強(qiáng)度為800-3000gs。

7.如權(quán)利要求1所述的磁芯的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述冷卻及降壓的方式為先將體系自然冷卻至200℃以下，再釋放體系的壓力至大氣壓；步驟(2)中，所述冷卻的方式為自然冷卻。

8.一種權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)所述的磁芯的制備方法制得的磁芯。

9.如權(quán)利要求8所述的磁芯，其特征在于，在頻率1khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在16-25萬，在10khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在14-20萬，在100khz條件下，所述磁芯的磁導(dǎo)率在3.5-4.4萬。

10.一種權(quán)利要求8或9所述的磁芯在制備新能源汽車、光伏儲(chǔ)能設(shè)備、電子攝設(shè)備、5g通訊設(shè)備中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于磁性材料領(lǐng)域，具體公開一種高磁導(dǎo)率的磁芯及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明的方法中，先通過一定的壓力和溫度下的兩次熱處理，再進(jìn)行磁場(chǎng)熱處理，誘導(dǎo)非晶磁芯實(shí)現(xiàn)納米晶化以及晶粒的均勻化，有效解決了常規(guī)熱處理中納米晶粒不均勻形核和過度長大的問題，全面提升不同頻率下磁芯的磁導(dǎo)率，實(shí)現(xiàn)最大程度提高全頻段磁芯磁導(dǎo)率的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：王策,徐佳,鐘華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：佛山中研磁電科技股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6